- Transkripsi merupakan pembentukan/sintesis RNA dari salah satu rantai DNA, sehingga terjadi proses pemindahan informasi genetik dari DNA ke RNA.
- Pemindahan kode geneteik dari Kodogen DNA ke Kodon m RNA
- Fungsi ini disebut fungsi heterokatalis DNA karena DNA mampu mensintesis senyawa lain yaitu RNA.
- Sebuah rantai DNA digunakan untuk mencetak rantai tunggal mRNA dengan bantuan enzim polimerase.
- Enzim tersebut menempel pada kodon permulaan, umumnya adalah kodon untuk asam amino metionin.
- Pertama-tama, ikatan hidrogen di bagian DNA yang disalin terbuka. Akibatnya, dua utas DNA berpisah.
- Salah satu polinukleotida berfungsi sebagai pencetak atau sense, yang lain sebagai gen atau antisense.
- Misalnya pencetak memiliki urutan basa G-A-G-A-C-T, dan yang berfungsi sebagai gen memiliki urutan basa komplemen C-T-C-T-G-A.
- Karena pencetaknya G-A-G-A-C-T, maka RNA hasil cetakannya C-U-C-U-G-A. Jadi, RNA C-U-C-U-G-A merupakan hasil kopian dari DNA C-T-C-T-G-A (gen), dan merupakan komplemen dari pencetak.
- Transkripsi DNA akan menghasilkan mRNA (messenger RNA).
- Pada organisme eukariot, mRNA yang dihasilkan itu tidak langsung dapat berfungsi dalam sintesis polipeptida, sebab masih mengandung segmen-segmen yang tidak berfungsi yang disebut intron.
- Sedangkan segmen-segmen yang berfungsi untuk sintesis protein disebut ekson.
- Di dalam nukleus terjadi pematangan/pemasakan mRNA yaitu dengan jalan melepaskan segmen-segmen intron dan merangkaikan segmen-segmen ekson.
- Gabungan segmen-segmen ekson membentuk satu rantai/utas mRNA yang mengandung sejumlah kodon untuk penyusunan polipeptida.
- Rantai mRNA ini dikenal sebagai sistron.
Gb. Proses pematangan mRNA dengan membuang bagian intron
- Proses transkripsi ini terjadi di dalam inti sel (nukleus).
- DNA tetap berada di dalam nukleus, sedangkan hasil transkripsinya dikeluarkan dari nukleus menuju sitoplasma dan melekat pada ribosom.
- Ini dimaksudkan agar gen asli tetap terlindung, sementara hasil kopinya ditugaskan untuk melaksanakan pesan-pesan yang dikandungnya.
- Jika RNA rusak, akan segera diganti dengan hasil kopian yang baru
Transkripsi pemindahan kode genetik DNA ke RNA m ini melalui tiga langkah yaitu
1. Inisiasi (permulaan)
- Daerah DNA di mana RNA polimerase melekat dan mengawali transkripsi disebut sebagai promoter. Suatu promoter menentukan di mana transkripsi dimulai, juga menentukan yang mana dari kedua untai heliks DNA yang digunakan sebagai cetakan.
2. Elongasi (pemanjangan)
- Saat RNA bergerak di sepanjang DNA, RNA membuka untaian heliks ganda DNA dengan bantuan enzim polimerase, sehingga terbentuklah molekul RNA yang akan lepas dari cetakan DNA-nya.
3. Terminasi (pengakhiran)
- Transkripsi berlangsung sampai RNA polimerase mentranskripsi urutan DNA yang disebut terminator. Terminator yang ditranskripsi merupakan suatu urutan RNA yang berfungsi sebagai kodon terminasi (kode stop) yang sesungguhnya. Pada sel prokariotik, transkripsi biasanya berhenti tepat pada akhir kodon terminasi, yaitu ketika polimerase mencapai titik terminasi sambil melepas RNA dan DNA. Sebaliknya, pada sel eukariotik polimerase terus melewati sinyal terminasi, suatu urutan AAUAAA di dalam mRNA. Pada titik yang jauh kira-kira 10 hingga 35 nukleotida, mRNA ini dipotong hingga terlepas dari enzim tersebut.
DETAIL TRANSKRIPSI SEL PROKARYOTIK DAN EUKARYOTIK
- Selain mekanisme dasar yg hampir sama, pada eukariot dan prokariot keduanya memiliki prinsip sama pada proses transkripsinya:
- Prekursor untuk sintesis RNA ada 4 macam: 5′-trifosfat
- ATP
- GTP
- CTP
- UTP ( g ada thymine pada RNA)
- Reaksi polimerisasi atau pemanjangan RNA sama dengan replikasi DNA yaitu dengan arah 5′ -> 3′ (5 ' ke 3')\
- Urutan nukleotida RNA hasil sintesis ditentukan oleh urutan DNA template ( Dna Sense)
- Untai DNA yang berperan sebagai cetakan hanya salah satu untai
- Dan produk hasil transkripsi berupa RNA untai tunggal
Transkripsi pada Prokariot
- Salah satu ciri dari prokariot adalah adanya struktur operon.
- Operon adalah organisasi dari beberapa gen yang ekspresinya dikendalikan oleh satu promotor.
- Misal operon lac, pada metabolisme laktosa pada bakteri E.coli.
- Pada waktu ditranskripsi operon lac akan menghasilkan satu mRNA yang membawa kode2 genetik untuk polipeptida berbeda yang disebut dengan mRNA polisistronik.
- Sesuai gambar di atas, pada operon lac punya 3 gen struktural yaitu lac Z, lac Y dan lac A.
- Lac lac ini secara umum untuk proses metabolisme lactosa sendiri ( membentuk energi ) secara detail terdiri dari Transferase , galaktosidase dan Permease. Nama -nama itu berarti transfer: membentuk suatu protein yang berperan mentranslokasikan laktosa ke dalam sel, galaktosidase itu adalah suatu kelas enzim untuk memecah laktosa yang ada di dalam sel, dsb....
- Masing2 dari gen itu punya start codon dan stop codon sendiri2 namun ekspresinya tetep dikendalikan oleh operon yg sama.
- Kemudian waktu ditranskripsi hasilnya 1 mRNA yg membawa kodon kodon
- Yang kodon itu membentuk 3 macam polipeptida yg beda.
- Setelah itu dilanjutkan dengan translasinya
- Prosesnya bagaimana ? nanti yanng pasti akan jadi 3 polipeptida yang independen
Struktur Gen Prokariot
- Pada prokariot gennya secara umum tersusun atas promotor, bagian struktural, dan terminator
Promotor
- Promotor adalah urutan DNA spesifik yang berperan dalam mengendalaikan transkripsi gen struktural dan terletak di daerah upstream (hulu) dari bagian struktural gen.
- Fungsi promotor?
- Sebagai tempat awal pelekatan enzim RNA polimerase yang nantinya melakukan transkripsi pada bagian struktural
- Pada prokariot bagian penting promotornya disebut sebagai Pribnow box pada urutan nukleotida -10 dan -35.
- Biasanya berupa TATA box.
- Pribnow box merupakan daerah tempat pembukaan heliks DNA untuk membentuk kompleks promotor terbuka.
- Jadi di TATA box itulah DNA dipisahkan dan kalau di luar TATA box helix DNA nya tetep berikatan
- Intinya tatabox berfungsi sebagai sekuens agar trankripsi dimulai pada lokasi yang spesifik yakni melalui bantuan sigma factor....
Operator
- Operator merupakan urutan nukelotida yang terletak di antara promotor dan bagian struktural dan merupakan tempat pelekatan protein represor (penekan atau penghambat ekspresi gen).
- Jika ada represor yang melekat di operator maka RNA polimerase g bisa jalan trus ekspresi gen tidak bisa berlangsung.
- Pada gambar di atas operator disimbolkan dengan warna ungu yg berada di antara promotor (merah) dan structural gene (hijau).
- Selain adanya supresor ada juga yg namanya enhancer.
- Supresor untuk menghambat
- Enhancer kebalikannya, Enhancer justru meningkatkan transkripsi dengan meningkatkan jumlah RNA polimerase.
- Namun letaknya tidak pada lokasi yang spesifik seperti operator
- Ada yang jauh di upstreamatau bahkan downstream dari titik awal transkripsi.
Coding Region
- Gen struktural merupakan bagian yang mengkode urutan nukleotida RNA.
- Transkripsi dimulai dari sekuens inisiasi transkripsi (ATG) sampai kodon stop (TAA / TGA / TAG).
- Pada prokariot tidak ada sekuens intron (yg tidak dapat diekspresikan) sehingga semuanya berupa ekson.
- Namun kadang pada archaebacteria dan bakteriofag ada yg memiliki intron.
Terminator
- Dicirkan dengan struktur jepit rambut / hairpin dan lengkungan yang kaya yang akan urutan GC yang terbentuk pada molekul RNA hasil transkripsi.
RNA Polimerase
- RNA polimerase merupakan enzim yang mengkatalisis proses transkripsi.
- Jika susunannya lengkap misalnya α2ββ’σ disebut holoenzim.
- Sedang jika g ada σ cuma α2ββ’ disebut core-enzyme.
Fungsi subunit2 itu:
α = diduga berfungsi dalam penyusunan enzim
β = berfungsi dalam pengikatan nukleotida
β’ = berfungsi dalam penempelan DNA
σ = berfungsi untuk mengarahkan agar RNA polimerase menempel pada promotor.
Mekanisme Transkripsi
Inisiasi
- Pembentukan kompleks promoter tertutup
- RNA polimerase menuju ke promoter atas bantuan faktor σ.
- Jika diibaratkan pesawat, sigma itu antenanya
- Kemudian promotor itu bandaranya. Kan pesawat selalu mendarat di bandara, dibantu ama signal.
Pembentukan kompleks promoter terbuka
- Bagian DNA yang berikatan dengan RNA polimerase membentuk struktur gelembung transkripsi (transcription bubble) yang stabil.
- Penggabungan beberapa nukleotida awal
- Dalam transkripsi nukleotida RNA digabung hingga membentuk transkrip RNA.
- Awal nya basa2 RNA yang digabung membentuk ikatan hidrogen dengan basa DNA cetakan
- Pelepasan subunit σ dan perubahan konformasi holoenzim jadi core enzyme
- Setelah inisiasi terjadi, subunit σ terlepas dari enzim inti dan dapat digunakan oleh enzim inti RNA polimerase lain.
Elongasi
- Dalam elongasi, nukleotida ditambahkan secara kovalen pada ujung 3′ molekul RNA yg baru terbentuk (RNA baru terbentuk dgn arah 5′ -> 3′) yang menggunakan ikatan fosfodiester.
- Nukleotida RNA yg ditambahkan bersifat komplementer dgn nukleotida untai DNA cetakan.
Terminasi
Penghentian transkripsi atau terminator ada 2:
- Rho-independent
- Rho-dependent
- Yaitu terminasi ditentukan urutan nukleotida.
- DIcirikan struktur jepit rambut / hairpin yang kaya akan basa GC.
- Mekanisme pemisahan?
- Akibat struktur itu, RNA polimerase ntr berhenti dan meruka bagian dari sambungan (hibrid) DNA-RNA.
- Kemudian sisa hibridnya merupakan urutan oligo U (rU) yg tidak cukup stabil berpasangan dengan A (dA) -> ikatan hidrogen cuma 2.
- Akibatnya Lepasnya ikatan lemah tersebut dan RNA hasil transkripsi lepas
- yaitu terminasi memerlukan protein rho.
- Faktor rho terikat pada RNA transkrip kemudian ngikut RNA polimerase sampe ke daerah terminator.
- Kemudian faktor rho membuat destabilisasi ikatan RNA-DNA hingga RNA terlepas
Transkripsi pada Eukariot
Struktur gen
- Secara umum hampir sama ama prokariot ada promotor, bagian struktural dan terminator. Yg beda pada bagian strukturalnya
Bagian struktural pada eukariot
- Kenapa bagian struktural/coding region nya beda?
- karena jika pada sel eukariot ada bagian intron dan ekson.
Intron (intervening sequences)
- Merupakan sekuens yg tidak mengkode asam amino.
- Jika pada gambar yang warnanya biru muda agak hijau
- Bagian ini akan dibuang saat pematangan RNA . OK
Ekson
- Sekuens yg nantinya dikode jd asam amino.
- Pada gambar warnanya merah
Mekanisme Transkripsi
- Pada sel eukariot RNA polimerasenya beda2 ada RNA polimerase I, II dan III.
- Dan penggunaannya dalam sintesis molekul beda.
- Sebelum RNA polimerase nempel di promotor, ada faktor transkripsi yang bantu ng-guide si RNA polimerase.
- Jika pada RNA polimerase I guidenya SL1 dan UBF
- Pada RNA polimerase II dibantu ama TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH dan TFIIJ (banyak banget ==”).
- Sedang RNA polimerase III dipandu ama TFIIIA, TFIIIB, TFIIIC ama protein TBP.
- Faktor TBP merupakan protein yang diperlukan jika gen2 g punya TATA box.
- Kemudian setelah si RNA polimerase dibantu oleh faktor transkripsi (TF) ke TATA box baru terjadi proses elongasi dan berhenti sampai ketemu terminator. OK
Proses pasca-transkripsi
- Dengan adanya intron pada eukariot, makanya mRNA yg dihasilkan g bisa langsung dikeluarin ke sitosol untuk ditranslasi namun harus diolah dulu.
- Splicing
- poly\iadeilasi
- Capping
Splicing
- Merupakan proses pembuangan intron dan penyambungan ekson.
- Awalnya RNA hasil transkripsi pd eukariot disebut pre-mRNA karena masih ada intronnya.
- kemudian intron akan dipotong dan ekson2 disambung menjadi mRNA matang (mature mRNA).
- Intron dipotong pake spliceosome. lalu penyambungan ekson2 menggunakan enzim ligase.
Poliadenilasi
- Merupakan proses penambahan poliA (rantai AMP) pada ujung 3′ nukleotida mRNA.
- Fungsinya? untuk meningkatkan stabilitas mRNA dan meningkatkan efisiensi translasinya.
Capping
- Penambahan tudung mRNA berupa molekul 7-metilguanosin.
- Melindungi mRNA dari degradasi
- Meningkatkan efisiensi translasi mRNA
- Meningkatkan pengangkutan mRNA dari nukelus ke sitoplasma
- Meningkatkan efisiensi proses splicing\
